某直翼桨型船舶尾部振动响应预报
Stern Vibration Response Prediction of a Straight-Bladed Ship

DOI: 10.12677/OJAV.2020.82006, PP. 39-48

Keywords: 直翼推进器，尾部振动，频域响应分析，时域响应分析
Cycloidal Propeller, Stern Vibration, Frequency Response Analysis, Transient Response Analysis

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Abstract:

直翼推进器是一种性能优良的新型推进装置，该推进器激励载荷与常规螺旋桨有较大区别，开展直翼推进器激励下尾部振动计算及预报具有重要意义。利用有限元法，针对直翼推进器作用于船体结构的轴承力和表面力激励，分别使用频域响应分析方法和时域响应分析方法计算尾部结构在额定工况下的振动响应。在基本方案的基础上，对比多方案在额定工况下的结构振动响应，分析不同结构方案对振动的影响。研究表明，采用考虑相位角的频域响应分析和时域响应分析两种方法计算结果吻合良好；合理地设置纵舱壁、适当增加板厚均能减小尾部振动。研究结果可为工程设计提供理论参考。
Cycloidal propeller is a new type of propulsion device with excellent performance. Its thrust load is greatly different from conventional propellers. It is of great significance to carry out calculation and evaluation of stern vibration under the excitation of cycloidal propeller. Using the finite element method, the vibration response of the stern structure under rated condition was calculated using the frequency response analysis method and the transient response analysis method for the bearing force and surface force excitation of the cycloidal propeller working on the hull structure. Based on the basic scheme, the structural vibration responses of multiple schemes under rated condition were compared, and the vibration effects of different tail structure schemes were analyzed. The research shows that the calculation results using the frequency response analysis and the transient response analysis considering the phase angle are in good agreement; a reasonable longitudinal bulkhead and an appropriate increase in plate thickness can reduce the tail vibration. The research results can provide a theoretical reference for engineering design.

References

[1]	黄佳林, 陈昌运. 船用直翼推进器研究[J]. 上海船舶运输科学研究所学报, 2007(2): 88-95.
[2]	R？劳克斯, 宋新新. 特种船舶用低噪声直翼推进器[J]. 机电设备, 1990(3): 33-34+16.
[3]	吴鸿遇, 黄胜, 张洪雨. 深潜器推进形式的选择[J]. 应用科技, 1991(4): 1-9.
[4]	罗得成. 清洁船的推进器[J]. 中国水运, 1995(10): 30.
[5]	翁长俭. 我国船舶振动冲击与噪声研究近年进展[J]. 中国造船, 2001(3): 70-86.
[6]	刘西安. 船舶尾部振动计算研究[D]: [硕士学位论文]. 北京: 中国舰船研究院, 2018.
[7]	周清华, 李祥宁, 胡要武. 滑行艇尾部结构的模态分析和响应预报[J]. 舰船科学技术, 2011, 33(7): 36-39+49.
[8]	朱胜昌, 郭列, 何富坚. 大型自卸船振动性能预报研究[J]. 船舶力学, 2000(2): 27-43.
[9]	许树浩. 全船总振动数值计算研究[C]//中国造船工程学会、船舶震动噪声重点实验室. 第十五届船舶水下噪声学术讨论会论文集. 江苏: 中国造船工程学会出版社, 2015: 9.
[10]	朱理, 庞福振, 康逢辉. 螺旋桨激励力下的舰船振动特性分析[J]. 中国造船, 2011, 52(2): 8-15.
[11]	Isay, W.-H. (1956) Zur Berechnung der Str？mung durch Voith-Schneider-Propeller. Ingenieur-Archiv, 24, 148-170. https://doi.org/10.1007/BF00536214
[12]	Haberman, W.L. and Caster, E.B. (1962) Performance of Vertical Axis (Cycloidal) Propellers According to Isay’s Theory. International Shipbuilding Progress, 9, 81-90. https://doi.org/10.3233/ISP-1962-99003
[13]	AIAA (2003) Design and Performance Tests of Cycloidal Propulsion Systems.
[14]	AIAA. (2000) Structural Design of Cyclocopter Blade System—46th AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics and Materials Conference (AIAA).
[15]	朱典明. 摆线推进器的理论计算方法[J]. 哈尔滨船舶工程学院学报, 1982(1): 4-30.
[16]	邓志强, 彭卓凯, 黄振邦. 基于Nastran的防护板动力学分析[J]. 机械强度, 2014(6): 113-117.
[17]	刘长卿, 车驰东, 闫菲. 船舶尾部模态数值计算与测试[J]. 船舶力学, 2016, 20(4): 478-486.
[18]	刘西安, 吴广明, 李伟杰. 某科考船尾部舱段振动固有频率计算方法[J]. 中国舰船研究, 2017, 12(4): 110-116.
[19]	中国船级社. 钢质海船入级规范, 第6分册[S]. 北京: 人民交通出版社, 2015: 513-521.
[20]	何欢. 船舶总体振动的附加水质量算法研究[D]: [硕士学位论文]. 大连: 大连理工大学, 2014.
[21]	张之卓. 基于CFD的三维线性摆线推进器性能优化研究[D]: [硕士学位论文]. 哈尔滨: 哈尔滨工程大学, 2016.
[22]	吴家鸣. 几种常见特殊舰船推进器的特点分析[J]. 船舶, 2012, 23(4): 1-6.
[23]	吴梵, 郭日修. 舰船尾部振动研究的回顾[J]. 船舶力学, 1998(1): 69-77.
[24]	盛振邦, 刘应中. 船舶原理(下) [J]. 海洋工程装备与技术, 2015, 2(3): 214.
[25]	王蒙蒙, 赵德有. 螺旋桨诱导的船体表面力预报新方法[J]. 船舶力学, 2006, 10(4): 18-24.
[26]	中国船级社. 船上振动控制指南[S]. 北京: 人民交通出版社, 2012.
[27]	李保国. MSC Nastran动力分析指南[M]. 北京: 中国水利水电出版社, 2012.

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